एक हीरा कंपन झिल्ली और इसकी निर्माण विधि

डायमंड वाइब्रेटिंग मेम्ब्रेन और इसकी निर्माण विधि में, मोल्ड के ऊपर विघटित गैस को उत्तेजित करने के लिए असमान ऊर्जा (जैसे थर्मल रेजिस्टेंस वायर, प्लाज्मा, ज्वाला) प्रवाहित की जाती है। मोल्ड की वक्र सतह और विघटित गैस को उत्तेजित करने वाली असमान ऊर्जा के बीच की दूरी में अंतर के कारण विभिन्न तापीय प्रभाव उत्पन्न होते हैं। जब मोल्ड की सतह पर डायमंड पदार्थ की परत चढ़ाई जाती है, तो डायमंड पदार्थ की वृद्धि अलग-अलग होती है, जिससे डायमंड वाइब्रेशन फिल्म में असमान कंपन विशेषताएँ होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप डायमंड वाइब्रेशन फिल्म की ऑडियो बैंडविड्थ व्यापक होती है।
डायफ्राम की सामग्री का चयन करते समय, मुख्य रूप से कठोरता और अवमंदन गुणों पर विचार किया जाता है। कठोरता सामग्री की प्राकृतिक आवृत्ति निर्धारित करती है, और उच्च कठोरता वाली सामग्री की प्राकृतिक आवृत्ति अपेक्षाकृत अधिक होती है, जबकि कम कठोरता वाली सामग्री की प्राकृतिक आवृत्ति कम होती है। अच्छे अवमंदन गुणों वाली सामग्री कंपन झिल्ली की कंपन प्रतिक्रिया को सुचारू बनाती है, जिससे कंपन झिल्ली का ध्वनि दाब स्तर भी सुचारू हो जाता है।

परंपरागत रूप से उपयोग किए जाने वाले कंपन झिल्ली पदार्थों में कागज, पॉलिमर प्लास्टिक, धातुएँ (बीई, टीआई, एल्युमिनियम), सिरेमिक आदि शामिल हैं। कागज और पॉलिमर पदार्थों में अवमंदन गुण अच्छे होते हैं, लेकिन कठोरता कम होती है और ये आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। इनकी कम कठोरता के कारण इनकी अधिकतम परिचालन आवृत्ति सीमित होती है। यद्यपि धातु कंपन फिल्म की कठोरता बेहतर होती है, लेकिन बीई, टीआई आदि जैसी उच्च कठोरता वाली धातुएँ महँगी होती हैं और इनका प्रसंस्करण कठिन होता है। सिरेमिक पदार्थों में भी जटिल सिंटरिंग प्रक्रिया की समस्या होती है। हीरे के उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों और मजबूती के कारण, यह हल्के, उच्च कठोरता वाले डायाफ्राम के निर्माण के लिए उपयुक्त है और इसका उपयोग मध्य और उच्च आवृत्ति वाले स्पीकरों में किया जा सकता है। वांछित ध्वनि डायाफ्राम की कंपन आवृत्ति के माध्यम से उत्पन्न होती है। डायाफ्राम की कंपन आवृत्ति जितनी अधिक होगी, डायाफ्राम की यांत्रिक मजबूती और गुणवत्ता की आवश्यकताएँ उतनी ही सख्त होंगी, और डायाफ्राम बनाने के लिए हीरे के पदार्थों का उपयोग करके इस लक्ष्य को प्राप्त किया जा सकता है।

सामान्यतः, कंपन झिल्ली की प्रतिक्रिया आवृत्ति की एक ऊपरी सीमा होती है। हालाँकि, कंपन झिल्ली हीरे या अन्य पदार्थों से बनी हो, इसकी एकरूपता के कारण प्राकृतिक आवृत्ति एक विशिष्ट सीमा तक ही सीमित रहती है, जिससे इसकी बैंडविड्थ क्षमता सीमित हो जाती है। इसके अवमंदन गुण और कठोरता को मनमाने ढंग से नहीं बदला जा सकता, जिससे इसकी ध्वनि गुणवत्ता और ध्वनि की गुणवत्ता सीमित हो जाती है। इसलिए, यदि आप मानव कान द्वारा स्वीकार्य आवृत्ति सीमा को कवर करना चाहते हैं, तो सर्वोत्तम ध्वनि प्रभाव प्राप्त करने के लिए आमतौर पर विभिन्न बैंडविड्थ और आवृत्ति ऊपरी सीमाओं वाली कई डायाफ्रामों को एक साथ स्थापित करना आवश्यक होता है। अतः, प्रचलित तकनीक में कंपन झिल्ली को खंडों में बनाने के लिए विभिन्न पदार्थों का उपयोग करने की तकनीक मौजूद है। कंपन झिल्ली का केंद्रीय भाग उच्च कठोरता वाले पदार्थ से और बाहरी वलय कम कठोरता वाले पदार्थ से बना होता है। फिर इन दोनों भागों को जोड़कर एक एकल कंपन झिल्ली बनाई जाती है जिसमें एक ही समय में दो अलग-अलग कठोरता और मोटाई वाले पदार्थ होते हैं, और यह एक बड़ी बैंडविड्थ को कवर कर सकती है। हालांकि, कंपनशील फिल्म की मोटाई आमतौर पर बेहद कम होती है, और इसे जोड़ना मुश्किल होता है। यदि इसे हीरे जैसी सामग्रियों पर लागू किया जाए, तो इसकी बंधन तकनीक और बंधन कारक बहुत बड़ी समस्याएं पैदा करते हैं, इसलिए हीरे जैसी सामग्रियों पर इसका प्रयोग आसान नहीं है।

उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए, प्रस्तुत आविष्कार एक हीरा कंपन फिल्म और उसकी निर्माण विधि का प्रस्ताव करता है, जो हीरा कंपन फिल्म के विभिन्न क्षेत्रों की कठोरता, मोटाई और अवमंदन विशेषताओं को बदल सकती है, जिससे इसमें असमान कंपन विशेषताएँ होती हैं और यह एक विस्तृत आवृत्ति सीमा को कवर करती है।
वर्तमान आविष्कार में वर्णित हीरा कंपन झिल्ली और इसकी निर्माण विधि के अनुसार, एक घुमावदार सतह वाला साँचा प्रदान किया जाता है, और एक गैर-समान (गैर-समरूप) ऊर्जा जो विघटित गैस को उत्तेजित करती है, साँचे के शीर्ष से होकर गुजरती है जिससे साँचे को गर्म करने के लिए उच्च तापमान उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप साँचे की सतह पर असमान तापमान वितरण होता है।

उदाहरण के लिए
1. ऊष्मीय प्रतिरोध तार केंद्र बिंदु (उच्चतम ऊर्जा क्षेत्र) है, और प्रतिक्रिया पदार्थ की सांद्रता एक असमान वलय वितरण प्रस्तुत करती है।
2. उच्च आवृत्ति ऊर्जा द्वारा उत्तेजित प्लाज्मा पर तरंगदैर्ध्य, आयाम और स्थिर तरंगों के प्रभावों के कारण, प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता असमान वितरण के साथ एक गोलाकार आकार प्रस्तुत करती है।
3. ज्वाला की ऊर्जा केंद्रीय क्षेत्र से बाहर की ओर क्षीण होती जाती है, और प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता एक असमान अपसारी वितरण प्रस्तुत करती है।
उपरोक्त ऊर्जा क्षय से उत्पन्न तापमान और अभिक्रिया पदार्थ की सांद्रता तेजी से बाहर की ओर क्रम से घटती है; इसलिए, सांचे की सतह के विभिन्न स्थान अभिक्रिया पदार्थ की सांद्रता के विभिन्न क्षेत्रों के संपर्क में आते हैं, जिससे विभिन्न संरचनात्मक अवस्थाओं और मोटाई वाली हीरे की परतें विकसित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप हीरे की सामग्री में असमानता (गैर-समरूप) आ जाती है। मोटाई या कठोरता जैसी कंपन विशेषताओं का वितरण असमान होता है, और फिर हीरे की पतली परत को सांचे से निकालकर हीरे की कंपन परत बनाई जाती है। हीरे की सामग्री की संरचनात्मक अवस्थाओं में सूक्ष्म क्रिस्टल (Micro-crystal), नैनो क्रिस्टल (Nano-crystal) आदि शामिल हैं।
प्रस्तुत आविष्कार द्वारा निर्मित हीरे की कंपनशील फिल्म की कठोरता और मोटाई एकसमान नहीं होती है। मध्य भाग की कठोरता अधिक और किनारों की कठोरता कम होती है, जबकि मोटाई अधिक होती है। प्रत्येक भाग की कंपन विशेषताएँ कठोरता और मोटाई के प्रभाव से प्रभावित होती हैं, जिससे प्रत्येक भाग की प्राकृतिक आवृत्तियाँ भिन्न होती हैं। इस प्रकार हीरे के डायाफ्राम की बैंडविड्थ अधिक होती है।

रेखाचित्रों का विवरण
चित्र 1A-1D वर्तमान आविष्कार के पहले पसंदीदा कार्यान्वयन की उत्पादन प्रक्रिया के योजनाबद्ध आरेख हैं;
चित्र 2ए पहले पसंदीदा उदाहरण के साँचे का ऊपरी दृश्य है;
चित्र 2B पहले पसंदीदा उदाहरण के साँचे का पार्श्व दृश्य है;
चित्र 3 प्रथम पसंदीदा कार्यान्वयन और पूर्व कला की आवृत्ति, आयतन विश्लेषण आकृति है; और
चित्र 4A-4D वर्तमान आविष्कार के पहले पसंदीदा कार्यान्वयन की निर्माण प्रक्रिया के योजनाबद्ध आरेख हैं।

इनमें संदर्भ चिह्न शामिल हैं:
10 सांचे
12 पहली कंपन परत
14 द्वितीय कंपन परत
20 तापीय प्रतिरोध तार
ए, बी, सी, डी मोल्ड सतह